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中六生物练习卷：生态系统能量流动、生物量、物质循环、生物多样性与演替（100 分）
中六生物练习卷：全卷 6 题 24 部分、总分 100 分、作答时间 60 分钟。按香港中六生物课程编写，涵盖生态系统能量流动与生态效率、生物量与净生产量、碳与氮循环、生物多样性与保育、演替，以及标放再捕获等生态调查方法。计算题须列出算式，答案须附正确单位。
第一部分：生态系统的能量流动（16 分）
研究人员量度某草原生态系统一年的能量数据（单位：kJ m⁻² yr⁻¹）：生产者固定的太阳能总量 87 000；生产者呼吸作用消耗 39 000；初级消费者摄入 12 000，其中 3 600 随粪便排出；初级消费者呼吸作用消耗 5 400；次级消费者的同化量为 1 680。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 1 | 求生产者的净初级生产量（NPP）。 | 答案：NPP = 87 000 − 39 000 = 48,000 kJ m⁻² yr⁻¹。（评分要点：公式 2 分，数值 1 分，单位 1 分） |
| 2 | 求初级消费者的同化量。 | 答案：同化量 = 摄入量 − 粪便量 = 12 000 − 3 600 = 8,400 kJ m⁻² yr⁻¹。粪便中的能量从未被同化，属初级消费者未利用的能量。（评分要点：减法 3 分，解释 1 分） |
| 3 | 求能量由初级消费者传递到次级消费者的生态效率。 | 答案：生态效率 = 1 680 ÷ 8,400 × 100% = 20.0%。（评分要点：公式 2 分，数值 1 分，百分号 1 分） |
| 4 | 解释为何能量金字塔一般不会超过四至五级。 | 答案：每一营养级只有约一成能量用于生长并可传到下一级，其余在呼吸、排泄与未利用部分流失；经过四至五级后剩余能量已不足以支撑另一个可存活的族群。（评分要点：能量逐级递减 2 分，数量不足以支撑 2 分） |
第二部分：生物量与生产量（16 分）
学生在草地用 0.5 m × 0.5 m 的样方量度生物量。第一次收割得干重 18.0 g；一年后在另一块生态条件相同的草地样方收割得干重 24.5 g。该年生长季共 150 日。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 5 | 求每平方米的现存生物量。 | 答案：面积 = 0.5 × 0.5 = 0.25 m²；生物量 = 18.0 ÷ 0.25 = 72.0 g m⁻²。（评分要点：面积 2 分，数值与单位 2 分） |
| 6 | 求该年每平方米的生物量增加了多少。 | 答案：增加量 = (24.5 − 18.0) ÷ 0.25 = 26.0 g m⁻² yr⁻¹。（评分要点：差值 2 分，除以面积 2 分） |
| 7 | 求生长季内平均每日的生产量。 | 答案：每日生产量 = 26.0 ÷ 150 = 0.173 g m⁻² d⁻¹。（评分要点：除法 2 分，数值 1 分，单位 1 分） |
| 8 | 解释只量度地上部分为何会低估净初级生产量。 | 答案：净初级生产量包括根部的生长、被草食动物吃去的部分、落叶与分泌物的有机物；只收割地上部分会漏掉全部地下生产量与已被消耗的部分，故必然低估。（评分要点：地下部分 2 分，被消耗及掉落部分 2 分） |
第三部分：碳循环与氮循环（16 分）
一片林地每年落下 1 000 g 落叶，干重中含碳 45%。分解者把落叶分解后，其中 60% 的碳以二氧化碳形式释放，其余留在土壤有机物中。（相对原子质量：碳 12，氧 16）
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 9 | 求每年落叶中的含碳量。 | 答案：含碳量 = 1 000 × 45% = 450 g。（评分要点：列式 3 分，数值与单位 1 分） |
| 10 | 求每年以二氧化碳形式释放的碳量。 | 答案：释放碳量 = 450 × 60% = 270 g。（评分要点：列式 3 分，数值与单位 1 分） |
| 11 | 把上述释放的碳换算成二氧化碳的质量。 | 答案：二氧化碳质量 = 270 × 44 ÷ 12 = 990 g。（CO₂ 相对分子质量 12 + 16 × 2 = 44）（评分要点：摩尔比 2 分，计算 2 分） |
| 12 | 说明固氮作用与硝化作用的分别。 | 答案：固氮作用把大气中的氮气还原成氨或铵离子，由固氮细菌或闪电等完成；硝化作用把铵离子氧化成亚硝酸盐，再氧化成硝酸盐，由硝化细菌完成，硝酸盐才是植物最容易吸收的形式。（评分要点：固氮定义 2 分，硝化定义与产物 2 分） |
第四部分：生物多样性与保育（16 分）
两个岛屿的调查资料如下：甲岛面积 250 km²，与大陆相距 40 km，记录原生物种 180 种；乙岛面积 60 km²，与大陆相距 12 km，记录原生物种 95 种。某濒危鸟类在甲岛有 320 只，在乙岛有 80 只。假设每代因近交令杂合度按 1 ÷ (2Ne) 的比例下降，两岛的有效族群均为 Ne = 50。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 13 | 分别求两岛每平方公里的物种数目。 | 答案：甲岛 180 ÷ 250 = 0.72 种 km⁻²；乙岛 95 ÷ 60 = 1.58 种 km⁻²。（评分要点：每岛列式与数值各 2 分） |
| 14 | 判断哪一个岛的物种灭绝风险较高，并以面积、族群大小与隔离程度解释。 | 答案：乙岛风险较高。虽然乙岛较接近大陆，但面积只有甲岛的 24%，可支持的栖息地与生态位较少；族群只有 80 只，遗传漂变与近交的影响较大，一旦出现疾病或风灾整个族群较易消失。（评分要点：正确判断 1 分，面积 1 分，族群大小 1 分，隔离比较 1 分） |
| 15 | 求 10 代之后仍保留的杂合度百分比。 | 答案：每代保留比例 = 1 − 1 ÷ (2 × 50) = 0.99；10 代后 = 0.99¹⁰ × 100% = 90.4%。即失去约 9.6 个百分点。（评分要点：每代比例 2 分，10 次方 1 分，数值 1 分） |
| 16 | 提出两项就地保育措施，并解释每项如何减低灭绝风险。 | 答案：一、划设保护区并限制开发，保留连续而完整的栖息地，令族群数量与有效族群大小维持在较高水平，减慢遗传多样性的流失。二、建立生态廊道连接破碎化的林地，让个体在族群间迁移与交流，减少近交并可在局部灾害后重新迁入。（评分要点：每项措施与解释各 2 分） |
第五部分：生态演替（16 分）
研究人员在冷却后的火山熔岩上记录物种数目：演替第 1 年有 6 种，第 5 年有 14 种，第 20 年有 27 种，第 80 年有 31 种。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 17 | 求第 1 年至第 20 年平均每年新增的物种数目。 | 答案：平均每年新增 = (27 − 6) ÷ 19 = 1.11 种 yr⁻¹。（评分要点：差值 2 分，除以 19 年 1 分，数值 1 分） |
| 18 | 求第 20 年至第 80 年物种数目增加的百分比。 | 答案：增加百分比 = (31 − 27) ÷ 27 × 100% = 14.8%。（评分要点：公式 2 分，数值 1 分，百分号 1 分） |
| 19 | 判断本个案属初生演替还是次生演替，并解释。 | 答案：属初生演替。火山熔岩表面没有土壤，亦没有原有的种子、根或孢子，先锋物种须由外地传入并自行建立土壤，故由零开始。（评分要点：正确判断 2 分，无土壤与无繁殖体各 1 分） |
| 20 | 解释为何演替后期的物种数目会趋于稳定。 | 答案：后期形成顶极群落，生物量与分层结构稳定；资源与生态位已被占满，新物种难以入侵，竞争排除令部分早期物种消失，新增与消失的数目大致抵消；同时该地气候与土壤条件能支持的物种数目有限。（评分要点：顶极群落 2 分，竞争与生态位饱和 2 分） |
第六部分：生态调查与数据分析（20 分）
学生用标放再捕获法估算某地蜗牛的族群大小：第一次捕捉 60 只，标记后全部放回；第二次捕捉 80 只，其中 12 只带有标记。另外在 5 个 1 m² 的样方记录蜗牛数目，结果依次为 4、6、5、7、3 只。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 21 | 估算该地蜗牛的族群大小。 | 答案：族群大小 = (60 × 80) ÷ 12 = 400 只。（评分要点：公式 3 分，数值与单位 2 分） |
| 22 | 求第二次样本中带标记个体的百分比。 | 答案：百分比 = 12 ÷ 80 × 100% = 15.0%。（评分要点：列式 3 分，数值与百分号 2 分） |
| 23 | 列出标放再捕获法的两项假设。 | 答案：一、族群封闭，调查期间没有迁入、迁出、出生与死亡；二、标记不影响个体的生存率与被捕捉的机会，且标记个体在族群中均匀混合，第二次取样具代表性。（评分要点：每项 2.5 分） |
| 24 | 求五个样方的平均蜗牛密度。 | 答案：总数 = 4 + 6 + 5 + 7 + 3 = 25 只；平均密度 = 25 ÷ 5 = 5.0 只 m⁻²。（评分要点：总数 2 分，平均 2 分，单位 1 分） |
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